JPH02302701A

JPH02302701A - カラーフィルター用色材の製造方法、及び、カラーフィルターの製造方法

Info

Publication number: JPH02302701A
Application number: JP1123365A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Morishima; 毅森島; Shinobu Komiyama; 忍小見山
Original assignee: TOOIN KK
Current assignee: TOOIN KK
Priority date: 1989-05-17
Filing date: 1989-05-17
Publication date: 1990-12-14

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）この発明は、液晶ディスプレイや固体撮像デバイス（以
下ＣＣＤと称す）をフルカラー化するために必要な色分
解カラーフィルターに使用されるカラーフィルター用色
材に関する。

（従来の技術）最近、これまでのＣＲＴを使用しているカラーテレビや
、撮像管を使用しているビデオカメラ等に対し、低電圧
、少電力駆動、小型化、平面化等の各種優れた利点が得
られる液晶ディスプレイやＣＯＤの開発が行われており
、特に、液晶ディスプレーやＣＯＤのカラー化に使用さ
れるカラーフィルターは、液晶ディスプレーの大画面化
、ＣＣＤの高精度化等に伴い種々の形成方法が研究され
ている。

このカラーフィルターは、各絵素としてのＲ（赤）・Ｇ
（緑）・Ｂ（青）や補色（ＣＣＤの場合のみ）の３色を
マトリックス状、或いはストライブ状に配して構成され
ている。この絵素のサイズ及び間隔は、例えば、液晶デ
ィスプレイ用のカラーフィルターの場合は、サイズが１
００μｍ１間隔が１０μｍ以上であり、又、ＣＣＤ用の
カラーフィルターの場合には、サイズが１５μｍ１間隔
が２μｍ以下となっている。

そして、現在、これらの絵素の形成方法としては、主に
、染色法、印刷法、干渉膜法等がある。

染色法は、写真製版の応用によりガラス基板上にストラ
イブ状、或いは、モザイク状に被着色材の微細パターン
を形成し、それを所定の分光特性を有する染料により染
色して着色パターンを得るものである。このときのむ色
層としては、通常、天然物としてのゼラチンの如き水溶
性高分子に感光剤を添加したものが用いられ、最上層に
は、着色パターンを保護するために、先透過性の高分子
物質が保護膜として形成されている。

この染色法の利点は、パターン精度や位置精度が良好で
、色の選択幅も広く、分光特性も比較的良好である点等
があげられる。

印刷法は、オフセット印刷やスクリーン印刷により、カ
ラーパターンを顔料を用いた色材を使用してガラス面上
に印刷する方法である。

この印刷法の利点は、顔料を用いた色材を使用するので
耐熱性、耐光性が向上し、色の選択幅も広く、更には、
大量生産に適し、低コスト化が図れる点等があげられる
。従って、液晶ディスプレーの大画面化への対応として
、最も期待されている絵素の形成方法の一つである。

干渉膜法は、高屈折率物質と低屈折率物質とにより　ｌ
／４波長板を交互に積層してゆくと分光透過率が積層数
の増加につれて矩形に近くなってゆく原理を利用して形
成するもので、この干渉膜法によって形成されたカラー
フィルターは、誘電体多層膜構造の干渉フィルターの一
種であり、現在では、単管カラー撮像管の色分解用フィ
ルターとして使用されている。

この干渉膜法によって形成されたカラーフィルターの利
点は、材料が無機物であるから分光透過率が非常に良好
で、分光性もシャープにできるので色分離性に優れ、耐
熱性、耐薬品性等の耐性に優れている点等があげられる
。

（発明が解決しようとする課題）ところが、前記各絵素の形成方法には、次に示すような
問題点があった。

すなわち、染色法の場合は、前記利点は有するものの、
製造工程が長く高価となってしまう問題点、又、着色層
として使用されているゼラチンが天然物であるがため、
特性のバラツキが大きいという問題点があげられ、品質
、コストの面にあって大きな障害となっている。

又、印刷法の場合は、前記利点を有しているので非常に
利用価値が高いものの、顔料を用いた色材を使用してい
るため、顔料分散不良による黒点が発生したり、寸法精
度が悪く、又、膜厚も厚くなってしまい、分光透過率も
悪くなってしまう問題点があった。

更には、干渉膜法によって形成されたカラーフィルター
の場合は、同じく前記した利点は有するものの、干渉膜
の厚さ制御が非常に難しく、大型になればなるほど高価
になってしまい、コストの面にて大きな問題となってお
り、品質の上で、他の方法では達成できない用途の場合
のみに使用されることが多くなってしまう問題点があっ
た。

従って、現在の主な絵素の形成方法によるカラーフィル
ターの製造技術では、高精度なカラーフィルターの提供
、及び、低コスト化の点で満足のゆくものは実現されて
おらず、昨今の液晶ディスプレイやＣＣＤの需要に対応
すべく早急な開発が望まれていた。

そこで、この発明は、上述した問題点等に鑑み、高精度
なカラーフィルターの提供、及び、低コスト化に最適な
色材、及びそれによるカラーフィルターの製造方法の提
供を課題として創出されたものである。

（課題を解決するための手段）この発明は、チタン（ＩＶ価）アセチルアセトナト錯体
（１：　２）の酸性溶液と、ナフタレン系化合物或いは
アントラキノン系化合物のどちらか一方とを所定割合に
て反応させることにより、又、チタン（ＩＶ価）アセチ
ルアセトナト錯体（１：２）の酸性溶液と、ナフタレン
系化合物或いはアントラキノン系化合物のどちらか一方
とを所定割合にて反応させて形成したカラーフィルター
用色材を用い、カラーパターンを所定透光性板材表面上
に）］３成することにより、更には、チタン（ＩＶ価）
アセチルアセトナト錯体（１：２）の酸性溶液と、アン
トラキノン系化合物とを所定割合にて反応させて形成し
たカラーフィルター用色材を所定透光性板材表面上に適
宜塗布或いは印刷し、その後、紫外線を照射して現像し
カラーパターンを形成することにより、上述した課題を
解決するものである。

（実施例）以下に、この発明の詳細な説明する。

すなわち、先ず、チタン（ＴＶ）アセチルアセトナト錯
体（１：２）を生成する。

このチタン（ＩＶ）アセチルアセトナト錯体（１：２）
は、チタン（ＩＶ）イソプロポキシドとアセチルアセト
ンとを、モル比１：２の割合で反応させ生成する。

次に、このようにして生成されたチタン（ＩＶ）アセチ
ルアセトナト錯体（１：２）反応生成物に酢酸を添加し
、その時に、溶剤としてイソプロピルアルコールを加え
てチタン（ＴＶ）アセチルアセトナト錯体（１：２）処
理液（以下、ＴＡＡ処理液と称す）を作成する。

この時の配合は、チタン（ＩＶ）アセチルアセトナト錯体（１：　２）　
０　ｍｌイソプロピルアルコール（ＩＰＡ）　　　６０ｍ１酢酸
（ＣＨ３Ｃ００Ｈ）　　　　　　　　１．５ｍｌで行っ
た。

尚、このＴＡＡ処理液の配合比は、上述した数値に限定
されることがないことはいうまでもない。

このようにして作成されたＴＡＡ処理液に、ナフタレン
系化合物の溶液或いはアントラキノン系化合物の溶液の
どちらか一方を、体積比１：１の割合で添加して反応さ
せ色材としての溶液を生成するものである。

この生成工程、及び、それによるカラーフィルターの製
造実験を更に具体的に説明すると、チタン（２２−３ｄ
２−４３２）は、３ｄ軌道に　８個の電子受容を必要と
する空のｄ軌道を持ち、又、２個の３ｄ電子を有するこ
とで特異な挙動を示す。そのため、例えば、１，３−グ
リコール・β−ジ）ｒトン・サリチル酸・カテコールの
ような化合物とキレート化合物とを形成することが知ら
れている。そして、チタンは、最大配意数が６であるか
ら、２箇所でチタンと結合できるような配グしはチタン
　１原子に対して３個まで結合することができる。

そこで、Ｔ　ｉ　（ＯＲ）　４とアセチルアセトンを、
］：１のモル比で反応させると次式に示すようなキレー
ト化合物、すなわち、チタン（ＩＶ価）アセチルアセト
ナト錯体（以下、ＴＡＡと称す）が生成されることが知
られている（　ＹＡＭＡＭＯＴＯ，ＫＡＮＢＡＩ？Ａ報
告）。

Ｔ　ｉ　　（ＯＲ）４　＋ＣＨ３ＣＣＨ−ＣＣＨ３→１
１］　　　ＨＯこの様な関係を利用し、上記ＲがＣ，Ｈ７となるテトラ
イソプロピルチタネート（Ｔ　Ｐ　Ｔ）とアセチルアセ
トンとをモル比１：２の割合で反応させＴＡＡを合成し
使用した。

そして、前述したように、Ｔ　Ａ　Ａ　　　　　　　　　　　　　　　　４０ｍ１
イソプロピルアルコール（ＩＰＡ）　　　８０ｍｌ酢酸
（ＣＨ，Ｃ００Ｈ）　　　　　　　　１．５ｍｌの配合
にてＴＡＡ処理液を作成した。

このＴＡＡ処理液に、次に示す顕色剤としてのナフタレ
ン系化合物或いはアントラキノン系化合物を添加する。

そのナフタレン系化合物は、 α−ナフトール（東京化成工業製、１級試薬）Ｃ＋ｏＨ
ｓ　０−１４４．１７ｍｐ９６．１℃、ｂｐ２８５〜２８６℃無色柱状品、昇
華性、有基溶媒に易溶、水に難溶、主に染料中間体の合
成原料。

β−ナフトール（和光紬薬工業製、１級試薬）Ｃ４゜Ｈ
３Ｏ−１４４，１７ｍｐ　１２３℃、ｂｐ２８５〜２８６℃無色乃至微黄色
板状又は針状晶、昇華性、有基溶媒に易溶、水に難溶、
ナフトール染料、クロム染料等の基礎中間物。

１．２−ナフタレンジオール（Ａｌｄｒｌｃｈ　ｃｈｅｗ製、超特級試薬）ＣＩＯＨ
８０２＝１６０．１７ｍｐ１０３〜１０４℃ 無色針状晶（二硫化炭素）、アルカリ水溶液に溶けて黄
色を呈するが空気中で緑色に変わる。

塩化鉄（ＤＩ）によって酸化されて１，２−ナフトキノ
ンとなる。ベンゾキノンと混合すると１゜２−ナフトキ
ノンとヒドロキノンとを生じる。

１．３−ナフタレンジオール（東京化成工業製、超特級試薬）ＣＩＯＨ８０２””　１６０．　１７ｍｐ　１２４℃ 水に溶。

１．４−ナフタレンジオール（東京化成工業製、特級試薬）Ｃ＋ｏＨｓ　０２　”＝　１６０．１７ｍｐ１９５℃ 無色長針状晶、エタノール、エーテル、酢酸にに易溶、
熱湯にかなり易溶、酸化クロム（ＶＩ）により酸化する
と容易に１，４−ナフトキノンになる。酸化防止剤。

１．５−ナフタレンジオール（東京化成工業製、１級試薬）Ｃ０゜Ｈ，０□−１６０，１７ｍｐ２６０℃ アセトン、酢酸に溶１．６−ナフタレンジオール（東京化成工業製、特級試薬〕Ｃ０゜Ｈ８０２−１６０，１７ｍｐ１３７〜１３８℃ 昇華性、ベンゼン、アセトンに溶１．７−ナフタレンジオール（東京化成工業製、超特級試薬）Ｃ１゜Ｈ，０□−１６０’、１７ｍｐ１８１．５℃ 昇華性、水、エタノールに溶２．３−ナフタレンジオール（東京化成工業製、特級試薬）Ｃ１゜Ｈ８０２−１６０，１７ｍｐ１６３．５〜１６４℃ 昇華点１５０〜１６０℃ 昇華により精製、刺激性あり、アゾ染料合成中間体。

２．６−ナフタレンジオール（Ａｌｄｒｌｃｈ　ｃｈｅｍ製、超特級試薬）Ｃ，０Ｈ
８０２−１６０，１７ｍｐ２１８℃ 昇華性、エタノールに溶２．７−ナフタレンジオール（和光紬薬工業製、特級試薬）Ｃ＋ｏＨｓ　０２−１６０．　１７ｍｐ　１９４℃ 昇華性、エタノールに溶アントラキノン系化合物としては、１．２−ジヒドロキシアントラキノン（和光紬薬工業製、特級試薬）Ｃ１４Ｈ１３０４−２４０，２０ｍｐ２９０℃、ｂｐ４３Ｑ℃、昇華点１コ０°Ｃ橙赤色
板状及び針状晶、熱メタノール、エーテルに易溶。

用途：赤色染料。

１．４−ジヒドロキシアントラキノン（東京化成工業製、特級試薬）ＣＩ４Ｈ１３０４−２４０、２０ｍｐ　１９４〜１９５℃ 帯黄赤色結晶又は赤色結晶、エーテルに可溶、キノン系
染料中間物。

１．８−ジヒドロキシアントラキノン（和光紬薬工業製、特級試薬）Ｃ１４Ｈ１３０４”　２４０　、　２０ｍｐ１９１℃ 帯黄赤色結晶、エーテルに可溶、アントラキノン系染料
中間物。

とした。

そして、基板として、マイクロカバーグラス（ＭＡＴＳ
ＵＮＡＭＩ　ＧＬＡＳＳ　ＩＮＤ、ＬＴＤ、）　４０　
Ｘ　５０　ｍｍ、厚さ０．１７〜０．２５ｍ＋＊のちの
を用い、この基板を、アルカリ脱脂と超音波水洗による
水洗工程を経て表面を洗浄し、清浄状態を確保した。

次に、ＴＡＡ処理液に上記顕色剤を添加して反応させた
。

この顕色剤として、ＴＡＡの発色反応が、芳香族化合物
で置換基にＯＨ基が付加しているものとの反応が有効と
されていて、これまでにフェノール系化合物やタンニン
酸などとの良好な反応が報告されているが、この反応色
よりも更なる深色的な反応をさせる目的として共鳴系の
強い化合物を選んだ。又、これらの置換基位置の影響に
よる色調の変化を調べるために、それぞれの異性体も選
んだ。それが、上述した顕色剤としてのナフタレン系化
合物或いはアントラキノン系化合物を選択した。

そして、接着性、成膜性、反応比率等の諸条件が重要で
あるため、前述したように生成じた後の色材を基板に塗
布する液状発色色素塗布法を採用して基板に塗布を行っ
てカラーフィルターを製造した。

その結果、次のようなデータを得ることができた。

すなわち、基板上の前記色材の膜厚を、例えば、０．６
μｍとしたときの各反応底生物の主波長を次に示す。

顕色剤名　　　　　　　　　　主波長 α−ナフトール　　　　　　　　　　　　５７７．０ｎ
蒙β−ナフトール　　　　　　　　　　　　５７２．０
ｒｖ。

１．２−ナフタレンジオール　　　　　５９１．Ｏｎｍ
ｌ、３−ナフタレンジオール　　　　　５８９．Ｏｎｍ
ｌ、４−ナフタレンジオール　　　　　６５０．Ｏｎ層
１．５−ナフタレンジオール　　　　　５９１．５Ｈｍ
１．５−六フタレンジオール　　　　　　５Ｈ，５Ｈｍ
１．７−ナフタレンジオール　　　　　　５ｇ８．５ｎ
１１２、′３−ナフタレンジオール　　　　　５８２．
０ｎｉ２．６−ナフタレンジオール　　　　　　５９４
．０ｒｖ２．７−ナフタレンジオール　　　　　　５７
７．５Ｈｍ１．２−ジヒドロキシアントラキノン　　６
１８．Ｏｒ＋＋ｗ１．４−ジヒドロキシアントラキノン
　　８１Ｌ、Ｏｎｍｌ、８−ジヒドロキシアントラキノ
ン　　４８２．５Ｈｓ次に、各顕色削剥による成膜状態
を次に示す。

顕色剤名　　　　　　　　　　　成膜状態α−ナフトー
ル　　　　　　　　　　　　　◎β−ナフトール　　　
　　　　　　　　　　Ｏ１，２−ナフタレンジオール　
　　　　　△１．３−ナフタレンジオール　　　　　　
０１．４−ナフタレンジオール　　　　　　０１．５−
ナフタレンジオール　　　　　　△１．６−ナフタレン
ジオール　　　　　　Ｑｌ、７−ナフタレンジオール　
　　　　　Ｏ２，３−ナフタレンジオール　　　　　　
△２．６−ナフタレンジオール　　　　　　Ｏ２，７−
ナフタレンジオール　　　　　　Ｏ１，２−ジヒドロキ
シアントラキノン　　Ｏ１，４−ジヒドロキシアントラ
キノン　　Ｏ１，８−ジヒドロキシアントラキノン　　
◎◎：均一で大変良好　　　　×：成膜不良Ｏ：良好 △：若干ムラやピンホールがあるこのように、それぞれの主波長を有した生成物が、はと
んど成膜状態も良好にしてカラーフィルターを形成する
ことができた。

これは、ＴＡＡ自体のガラス面への被着性が良好である
性質を十分に利用することでこの様な結果が得られたも
ので、それに適正な顕色剤を選択して添加することでこ
の様な優れたデータを得ることができたものである。

又、この様にして形成された色材を塗布した場合の分光
特性も、従来の色材と同様のものとなる結果も得られた
。

そして、このようにして形成される色材は、ナフタレン
系化合物の顕色剤の場合はオレンジ色系であり、アント
ラキノン系化合物の顕色剤の場合は青色或いは赤色系と
なり、各種カラーフィルターの成形に際して大いに利用
できるものである。

一方、ＴＡＡ処理液にアントラキノン系化合物を添加し
て生成した色材の場合に、所定透光性板材表面上に適宜
塗布或いは印刷し、その後、紫外線を照射して現像しカ
ラーパターンを形成する方法を取ると、アントラキノン
系化合物自体に感光性があるから、各種パターンを現像
することが可能となり、カラーフィルターの絵素成形に
おいて、色材被着性が良好なことと相俟って精度の向上
に大きく貢献するものである。

尚、この発明に係るカラーフィルター用色材の製造方法
、及び、カラーフィルターの製造方法は、前述した実施
例に限定されることがないことはいうまでもなく、ナフ
タレン系化合物或いはアントラキノン系化合物の種類、
割合等には限定されず、良好な被告性を有し、且つ、発
色性に優れたものとなるものであればどの様な種類、割
合であっても良い。

（発明の効果）このように、この発明によれば、チタン（ＩＶ価）アセ
チルアセトナト錯体（１；　２）の酸性溶液と、ナフタ
レン系化合物或いはアントラキノン系化合物のどちらか
一方とを所定割合にて反応させることにより、チタン（
ＩＶ価）アセチルアセトナト錯体（１：２）自体の良好
な被着性を利用し、しかも、その酸性溶液とすることで
フィルター表面の水分との加水分解を極力抑えて白濁を
防ぎ、又、ナフタレン系化合物或いはアントラキノン系
化合物のどちらか一方との反応により色材を形成するの
でノンポリマーの色材とすることができるので、ポリマ
ーの色材に比べて、同様な発色、分光性を有したまま強
固な被着性を確保することができるものである。

又、このようにして形成した色材を用い、カラーパター
ンを所定透光性板材表面上に形成したカラーフィルター
は、色材自体の被着性が良好であるため、従来の絵素形
成法にあってもパターン精度や位置精度が大幅に向上し
、しかも、例えば、印刷法の如き低コスト化が図れる絵
素形成法であっても高精度に成形することができるもの
である。

更には、その時に、チタン（ＩＶ価）アセチルアセトナ
ト錯体（１：　２）の酸性溶液と、アントラキノン系化
合物との組合せの場合であるが、色材を所定透光、性板
材表面上に適宜塗布或いは印刷し、その後、紫外線を照
射して現像しカラーパターンに感光性があるから、各種
パターンを現像することが可能となり、カラーフィルタ
ーの絵素成形において、色材被着性が良好なことと相俟
って精度の向上に大きく貢献するものである。

このように、この発明によれば、ノンポリマーの色材で
強固な被着性を有したものであるため、又、その色材の
色もオレンジ色から赤色、青色まで各種生成できるので
、高精度なカラーフィルターを安価にて提供できると共
に、新規なカラーフィルターへの応用範囲を拡げること
ができ、各種広範囲の利用が可能となる等の種々の優れ
た効果を奏するものである。

特　　許　　出　　願　　人　　ト　−　イ　ン　株　
式　会　社代　　理　　人　　弁理士　　中　　　　村
　　　　政　　　　美外１名

Claims

【特許請求の範囲】１、チタン（IV価）アセチルアセトナト錯体（１：２）
の酸性溶液と、ナフタレン系化合物或いはアントラキノ
ン系化合物のどちらか一方とを所定割合にて反応させる
ことを特徴としたカラーフィルター用色材の製造方法。２、チタン（IV価）アセチルアセトナト錯体（１：２）
の酸性溶液と、ナフタレン系化合物或いはアントラキノ
ン系化合物のどちらか一方とを所定割合にて反応させて
形成したカラーフィルター用色材を用い、カラーパター
ンを所定透光性板材表面上に形成することを特徴とした
カラーフィルター製造方法。３、チタン（IV価）アセチルアセトナト錯体（１：２）
の酸性溶液と、アントラキノン系化合物とを所定割合に
て反応させて形成したカラーフィルター用色材を所定透
光性板材表面上に適宜塗布或いは印刷し、その後、紫外
線を照射して現像しカラーパターンを形成することを特
徴としたカラーフィルター製造方法。